KR100194196B1 - Method for Improving Processing Density of Machine Tool Using On-machine Measurement and Iterative Processing - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공작물을 가공한 후 가공된 공작물을 공작기계에서 분리시키지 않고 가공좌표의 변경없이 측정기르 ㄹ이용하여 가공된 공작물을 측정한 후, 오차보상하여 공작물을 반복가공함으로써 공작기계의 가공정밀도를 향상시키는 온 머신 측정과 반복가공을 이용한 공작기계의 가공정밀도 향상방법에 관한 것으로, 본 발명은, 공구를 사용하여 공작물을 가공하는 1차가공단계와, 상기 1차가공단계에서 가공된 상기 공작물을 공작기계에서 분리시키지 않은 상태에서 측정수단을 사용하여 그 치수를 측정하는 온 머신 측정단계와, 상기 온 머신 측정단계에서 측정된 사익 공작물의 치수와 가공목표로 하는 공작물의 치수와의 오차를 계산하는 가공오차 계산다계와 , 소정의 오차보상 알고리즘을 이용하여 오차보상 공구경로를 산출하는 오차보상 공구경로 산출단계에서 산출된 오차보상 공구경로에 따라 상기 공구를 사용하여 상기 공작물을 재가공하는 오차보상 가공단계를 포함하여 공작기계의 가공오차를 빠른 시간안에 측정 및 보상을 하여 고정밀도의 가공을 할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, after measuring a workpiece, the workpiece is machined by using a measuring tool without changing the machining coordinates without separating the machined workpiece from the machine tool, and then repeating the workpiece by compensating for the error to improve the machining precision of the machine tool. The present invention relates to a method for improving the machining precision of a machine tool by using on-machine measurement and repetitive machining. The present invention relates to a first machining step of processing a workpiece using a tool, and a workpiece processed in the first machining step. On-machine measuring step of measuring the dimensions using a measuring means without separating from the machine tool, and calculating the error between the dimensions of the four-wing workpiece measured in the on-machine measuring step and the target workpiece Error compensation tool that calculates error compensation tool path using multi-processing error calculation algorithm and predetermined error compensation algorithm Including the error compensation processing step of reworking the workpiece using the tool according to the error compensation tool path calculated in the path calculation step, the machining error of the machine tool can be measured and compensated in a short time, so that high precision machining can be performed. There is an advantage to that.
Description
제1도는 본 발명의 실시예에 의한 온 머신측정과 반복가공을 이용한 공작기계의 가공정밀도 향상방법을 설명하기 위한 수치제어 공작기계의 구성도.1 is a block diagram of a numerically controlled machine tool for explaining a method for improving the machining precision of a machine tool using on-machine measurement and repetitive machining according to an embodiment of the present invention.
제2도는 본 발명의 실시예에 의한 온 머신측정과 반복가공을 이용한 공작기계의 가공정밀도 향상방법을 도시한 흐름도.2 is a flowchart showing a method for improving the machining precision of a machine tool using on-machine measurement and repetitive machining according to an embodiment of the present invention.
제3도는 본 발명의 실시예에 의한 온 머신측정과 반복가공을 이용한 공작기계의 가공정밀도 향상방법에서의 반복가공을 위한 보상점 결정방법을 설명하기 위한 도면.3 is a view for explaining a method for determining a compensation point for iterative machining in the method of improving the machining precision of a machine tool using on-machine measurement and iterative machining according to an embodiment of the present invention.
제4도는 본 발명의 실시예에 의한 온 머신측정과 반복가공을 이용한 공작기계의 가공정밀도 향상방법에서의 반복가공을 위한 직선운동 보상공구경로 산출법을 설명하기 위한 도면.4 is a view for explaining a linear motion compensation tool path calculation method for repetitive machining in the method of improving the machining precision of a machine tool using on-machine measurement and repetitive machining according to an embodiment of the present invention.
제5도는 본 발명의 실시예에 의한 온 머신측정과 반복가공을 이용한 공작기계의 가공정밀도 향상방법에서의 반복가공을 위한 원호운동 보상공구경로 산출법을 설명하기 위한 도면.5 is a view for explaining a method of calculating the circular motion compensation tool path for repetitive machining in the method of improving the machining precision of a machine tool using on-machine measurement and repetitive machining according to an embodiment of the present invention.
제6도는 본 발명의 실시예에 의한 온 머신측정과 반복가공을 이용한 공작기계의 가공정밀도 향상방법을 적용하여 가공한 공작물의 오차보상 전후의 가공형상을 비교한 도면.Figure 6 is a view comparing the machining shape before and after the error compensation of the workpiece processed by applying the method for improving the machining precision of the machine tool using on-machine measurement and repetitive machining according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
S21 : 1차가공단계 S22 : 온 머신측정단계S21: First machining step S22: On machine measuring step
S23 : 가공오차 계산단계 S24 : 가공오차 판별단계S23: processing error calculation step S24: processing error determination step
S25 : 보상 공구경로 산출단계 S26 : 오차보상 가공단계S25: Compensation tool path calculation step S26: Error compensation processing step
본 발명은 수치제어 공작기계를 이용한 공작물 가공방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 공작물을 가공한 후 가공된 공작물을 공작기계에서 분리시키지 않고 가공좌표의 변경없이 측정기를 이용하여 가공된 공작물을 측정한 후, 오차보상하여 공작물을 반복가공함으로써 공작기계의 가공정밀도 향상시키는 온 머신(On-Machine)측정과 반복가공을 이용한 공작기계의 가공정밀도 향상방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for processing a workpiece using a numerically controlled machine tool, and more particularly, after the workpiece is processed, the processed workpiece is measured using a measuring device without changing the machining coordinates without separating the processed workpiece from the machine tool. Then, the present invention relates to a method for improving the machining precision of a machine tool by using on-machine measurement and repeated machining to improve the machining precision of a machine tool by repeating a workpiece by compensating for an error.
수치제어 공작기계(이하, 공작기계라 함)는 정밀가공기술 분야, 즉 기계부품산업과 금형산업 등 높은 가공정밀도가 요구되는 분야에서 사용되는 것으로서, 이러한 공작기계를 이용하여 공작물을 가공하는 방법에는 크게 두가지 방법이 있다.Numerically controlled machine tools (hereinafter referred to as machine tools) are used in the field of precision machining technology, that is, in fields requiring high processing precision, such as the machine parts industry and the mold industry. There are two ways.
하나는 공작기계에서 공작물을 가공한 후(1차가공) 가공한 공작물을 공작기계에서 분리시켜 3차원 좌표측정기로 가공물을 측정한 다음, 상기 측정결과를 이용하여 공작기계의 가공오착를 계산한 후, 이를 보상하여 재가공하는 것으로, 측정점의 반대편 경로를 따라서 재가공함으로써 가공오차를 보상하는 방법이다. 하지만, 상기 방법은 공작물을 공작기계에서 분리하고 다시 장착하는데 시간이 걸리며, 또한 재가공시 공작기계상에서의 가공좌표를 1차 가공때의 공작물의 가공좌표와 정확히 일치시킬 수 없어 3차원 좌표측정기로 측정하여 계산된 오차가 정확히 보상되지 못하는 단점이 있었다.One is to process the workpiece in the machine tool (primary machining) and then separate the processed workpiece from the machine tool, measure the workpiece with a three-dimensional coordinate measuring machine, and then calculate the machining misalignment of the machine tool using the measurement results, By reworking by compensating for this, the machining error is compensated by reworking along the path opposite the measuring point. However, this method takes a long time to detach and refit the workpiece from the machine tool, and it is not possible to accurately match the machining coordinates on the machine tool with the machining coordinates of the workpiece during the first machining. There was a disadvantage that the calculated error is not exactly compensated.
또 다른 하나는 공작기계의 주축에 공구 대신에 터치프로브를 장착하여 치수를 이미 알고 있는 기준 형상을 공작기계상에서 측정을 하후, 측정된 값을 공작기계에 반영하여 오차를 보상하는 방법으로, 이 방법은 공작기계의 무부하상태 오차, 즉 스핀들을 회전하지 않고 단순히 공구의 위치이동에 의한 오차만 보상되고 주요한 가공오차의 원인이 되는 스핀들 회전에 의한 부하상태에서 발생되는 오차를 보상하지 못하는 단점이 있었다.Another method is to mount the touch probe on the machine tool's spindle instead of the tool, measure the reference shape on the machine tool, and then compensate the error by reflecting the measured value to the machine tool. There is a disadvantage in that the no-load state error of the machine tool, that is, only the error caused by the movement of the tool without the rotation of the spindle is compensated and the error generated in the load state due to the spindle rotation, which is the cause of the main machining error, has not been compensated.
따라서, 본 발명의 목적은 공작물을 가공한 후 가공된 공작물을 공작기계에서 분리시키지 않고 가공좌표의 변경없이 측정기를 이용하여 가공된 공작물을 측정한 후, 오차보상하여 공작물을 반복가공함으로써 공작기계의 가공정밀도를 향상시키는 온 머신 측정과 반복가공을 이용한 공작기계의 가공정밀도 향상방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to measure a workpiece by using a measuring device without changing the machining coordinates without separating the processed workpiece from the machine tool after machining the workpiece, and then compensate for the error by repeatedly machining the workpiece. An object of the present invention is to provide a method for improving the machining precision of a machine tool by using on-machine measurement and repetitive machining.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 공구를 사용하여 공작물을 가공하는 1차 가공단계;In order to achieve the above object, the present invention, the first machining step for processing a workpiece using a tool;
상기 1차 가공단계에서 가공된 상기 공작물을 공작기계에서 분리시키지 않은 상태에서 측정수단을 사용하여 그 치수를 측정하는 온머신 측정단계;An on-machine measuring step of measuring dimensions by using measuring means in a state in which the workpiece processed in the first machining step is not separated from the machine tool;
상기 온 머신측정단계에서 측정된 상기 공작물의 치수와 가공목표로 하는 공작물의 치수와의 오차를 계산하는 가공오차 계산단계;A machining error calculation step of calculating an error between the dimension of the workpiece measured in the on-machine measuring step and the dimension of the workpiece as a machining target;
상기 온 머신측정단계에서 측정된 각 측정점에서 지정경로에 이르는 최간거리에 있는 상기 지정경로상의 각 점을 기준으로 상기 측정점들과 대칭이 되는 복수의 보상점을 구하는 단계와, 상기 보상점들을 분석하여 직선운동 보상 공구경로가 필요한지 원호운동 보상 공구경로가 필요한지를 판별하는 보상 공구경로 판별단계와, 상기 보상 공구경로 판별단계에서 상기 공구의 직선운동이 필요한 것으로 판별된 경우, 상기 보상점들을 소정의 오차허용범위내로 보간하는 직선경로를 산출하는 직선운동 보상 공구경로 산출단계 및 상기 보상 공구경로 판별단계에서 상기 공구의 원호운동이 필요한 것으로 판별된 경우, 상기 보상점들을 소정의 오차허용범위내로 보간하는 원호경로를 산출하는 원호운동 보상공구경로 산출단계를 포함하는 오차보상 알고리즘을 이용하여 오차보상 공구경로를 산출하는 오차보상 공구경로 산출단계; 및Obtaining a plurality of compensation points symmetrical with the measurement points based on each point on the designated path at the shortest distance from each measurement point measured in the on-machine measurement step to a designated path, and analyzing the compensation points Compensation tool path discrimination step for determining whether linear motion compensation tool path is required or circular motion compensation tool path is needed, and if it is determined that the linear motion of the tool is required in the compensation tool path discrimination step, In the linear motion compensation tool path calculation step of calculating the linear path interpolating within the allowable range and the circular path motion of the tool in the step of determining the compensation tool path, the circular arc mirror interpolating the compensation points within a predetermined error tolerance range. Knowing the error compensation including the step of calculating the circular arc motion compensation tool path An error compensation tool path calculation step of calculating an error compensation tool path using a logic; And
상기 오차보상 공구경로 산출단계에서 산출된 오차보상 공구경로에 따라 상기 공구를 사용하여 상기 공작물을 재가공하는 오차보상 가공단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온 머신측정과 반복가공을 이용한 공작기계의 가공정밀도 향상방법을 제공한다.On-measurement and repetitive machining process precision of the machine tool, characterized in that it comprises an error compensation processing step for reworking the workpiece using the tool in accordance with the error compensation tool path calculated in the error compensation tool path calculation step Provide ways to improve.
상기 가공오차 계산단계후에 상기 가공오차가 목표 설정값보다 작을 때까지 상기 온 머신 측정단계부터 오차보상 가공단계까지를 반복 수행하도록 하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.After the processing error calculation step, it is preferable to further include repeating the on-machine measuring step to the error compensation processing step until the processing error is less than the target set value.
또한, 상기 측정수단은 물체에 접촉이 되면 전기적인 신호를 발생하여 상기 가공물의 치수를 측정할 수 있는 터치프로브인 것이 바람직하다.In addition, the measuring means is preferably a touch probe that can measure the dimensions of the workpiece by generating an electrical signal when the object is in contact.
또한, 상기 오차보상 공구경로 산출단계에 있는 상기 직선운동 보상공구경로 산출단계는,In addition, the linear motion compensation tool path calculation step in the error compensation tool path calculation step,
a) 모든 보상점에 대한 보상 공구경로가 산출되지 않은 경우 연속된 3점에 대해 첫째점과 끝점을 통과하는 직선을 구한 후 다음 단계로 진행하고 모든 보상점에 대한 직선운동 보상 공구경로가 산출된 경우 본 직선운동 보상 공구경로 산출단계를 종료하는 단계;a) If the compensation toolpath for all compensation points is not calculated, find the straight line passing through the first point and the end point for three consecutive points, then proceed to the next step and calculate the linear motion compensation toolpath for all the compensation points. If the step of calculating the linear compensation tool path step;
b) 상기 직선 안쪽의 보상점과 상기 직선과의 거리가 설정된 오차허용값보다 작은지를 판별하여 작으면 다음 단계로 진행하고, 작지않으면 첫째점과 둘째점을 통과하는 직선을 직선운동 보상 공구경로로 결정하고, 상기 둘째점과 그 다음의 2개의 보상점을 공구경로 산출점으로 설정한 후 다시 상기 단계 a)로 진행하는 단계;b) Determine if the distance between the compensation point inside the straight line and the straight line is smaller than the set tolerance value. If it is small, proceed to the next step. Otherwise, the straight line passing through the first and second points is a linear motion compensation tool path. Determining, setting the second point and the next two compensation points as tool path calculation points, and then proceeding to step a) again;
c) 보상점을 하나 추가하고 첫째점과 끝점을 지나는 추가 직선을 구하는 단계;c) adding one compensation point and finding an additional straight line passing through the first point and the end point;
d) 상기 추가 직선과 안쪽에 있는 보상점들과의 거리를 구한 후 상기 거리가 상기 오차허용값을 초과하는 지를 판별하여 초과하면 다음 단계로 진행하고 초과하지 않으면 단계 c)로 진행하는 단계; 및d) determining the distance between the additional straight line and the compensation points inward, and then determining whether the distance exceeds the error tolerance value and proceeding to the next step; otherwise, proceeding to step c); And
e) 상기 추가된 보상점을 뺀 첫째점과 끝점을 통과하는 직선을 직선운동 보상 공구경로로 결정하고 상기 끝점과 그 다음 2개의 보상점을 공구경로 산출점으로 설정한 후 다시 상기 단계 a)로 진행하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.e) A straight line passing through the first point and the end point minus the added compensation point is determined as the linear motion compensation tool path, and the end point and the next two compensation points are set as the tool path calculation points, and then back to step a). It is preferable to include the step of proceeding.
또한 상기 오차보상 공구경로 산출단계에 있는 상기 원호운동 보상 공구경로 산출단계는,In addition, the circular motion compensation tool path calculation step in the error compensation tool path calculation step,
모든 보상점에 대해 연속된 3개의 보상점들 사이의 z축 방향의 변화량이 설정된 오차허용값보다 작도록 보상점을 추가하여 첫째점과 끝점을 통과하는 원호를 원호 보상 공구경로로 결정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.Determining the arc passing through the first point and the end point as the circular compensation tool path by adding a compensation point so that the amount of change in the z-axis direction between three consecutive compensation points for all the compensation points is smaller than the set tolerance value. It is preferable to include.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
제1도에 본 발명의 실시예에 의한 온 머신측정과 반복가공을 이용한 공작기계의 가공정밀도 향상방법을 설명하기 위한 수치제어 공작기계를 도시하였고, 제2도에는 본 발명의 실시예에 의한 온 머신측정과 반복가공을 이용한 공작기게의 가공정밀도 향상방법을 도시한 흐름도를 나타내었다.1 shows a numerically controlled machine tool for explaining a method for improving the machining precision of a machine tool using on-machine measurement and repetitive machining according to an embodiment of the present invention, and FIG. A flow chart showing a method for improving the machining precision of machine tools using machine measurement and repetitive machining is shown.
제1도의 수치제어 공작기계는 공작물(14)을 고정시키기 위한 고정부(16)와, 공구(미도시)와 측정기(미도시)가 구비되어 있는 가공 및 측정부(12)와 상기 가공 및 측정부(12)에 동력을 공급하기 위한 구동부(10)와, 상기 구동부(10)와 가공 및 측정부(12)를 제어하기 위한 제어부(18)를 포함하고 있다. 상기 가공 및 측정부(12)에는 공구 및 터치프로브와 같은 측정기가 같은 위치에서 작동되도록 설치되어 있고, 제어부(18)는 구동부(10)와 가공 및 측정부(12)를 제어하여 공작물(14)을 가공하며, 가공된 공작물의 측정 데이터를 분석하여 공작물을 정밀가공하도록 구동부(10)와 가공 및 측정부(12)를 제어한다.The numerically controlled machine tool of FIG. 1 includes a machining unit and a measuring unit 12 equipped with a fixing unit 16 for fixing the workpiece 14, a tool (not shown) and a measuring instrument (not shown), and the machining and measuring unit. A drive unit 10 for supplying power to the unit 12, and a control unit 18 for controlling the drive unit 10 and the processing and measuring unit 12. The processing and measuring unit 12 is installed so that a measuring instrument such as a tool and a touch probe are operated at the same position, and the control unit 18 controls the driving unit 10 and the processing and measuring unit 12 to control the workpiece 14. The control unit 10 and the machining and measuring unit 12 to control the precision processing of the workpiece by analyzing the measurement data of the processed workpiece.
다음에 제1도 및 제2도를 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 온머신측정과 반복가공을 이용한 공작기계의 가공정밀도 향상방법을 설명하기로 한다.Next, with reference to FIGS. 1 and 2, a method of improving processing precision of a machine tool using on-machine measurement and repetitive processing according to an embodiment of the present invention will be described.
가공하고자 하는 공작물(14)은 고정부(16)에 고정되어 있다고 가정하면, 단계 S21에서는 가공 및 측정부(12)에 있는 공구(미도시)를 사용하여 공작물(14)을 1차 가공한다. 단계 S22에서는 가공 및 측정부(12)에 있는 치수 측정기인 터치프로브(미도시)를 사용하여 1차 가공된 공작물(14)을 고정부(16)에서 분리시키지 않은 상태에서 측정한다. 단계 S23에서는 상기 단계 S22에서 측정된 값과 실제 가공하고자 하는 목표치수와의 가공오차를 계산한다. 단계 S24에서는 가공오차가 미리 설정되어 있는 오차값 이하인지를 판별하여 가공오차가 설정 오차값이하인 경우 본 방법을 종료하고, 설정 오차값보다 큰 경우 다음 단계로 진행한다.Assuming that the workpiece 14 to be processed is fixed to the fixed portion 16, in step S21, the workpiece 14 is first processed using a tool (not shown) in the machining and measuring portion 12. In step S22, using the touch probe (not shown), which is a dimension measuring device in the machining and measuring unit 12, the workpiece 14 that has been primaryly processed is not removed from the fixing unit 16. In step S23, a machining error between the value measured in step S22 and the target dimension to be actually processed is calculated. In step S24, it is determined whether the machining error is less than or equal to a preset error value, and the process is terminated when the machining error is less than or equal to the set error value.
단계 S25에서는 소정의 오차보상 알고리즘을 이용하여 오차보상 공구경로를 산출한다. 단계 S26에서는 가공 및 측정부(12)에 있는 공구를 사용하여 산출된 오차보상 공구경로에 따라 공작물을 ㅈ재가공한 후 다시 단계 S22로 진행한다.In step S25, an error compensation tool path is calculated using a predetermined error compensation algorithm. In step S26, after reworking the workpiece according to the error compensation tool path calculated using the tool in the machining and measuring unit 12, the process proceeds to step S22 again.
즉, 본 발명은 공작물(14)을 가공한 후 가공된 공작물을 고정부(16)에서 분리시키지 않고 가공좌표의 변경없이 터치프로브와 같은 측정기를 이용하여 가공된 공작물을 측정한 후, 오차보상하여 가공된 공작물을 다시 반복가공함으로써 공작기계의 가공정밀도를 향상시키는 방법이다.That is, the present invention measures the processed workpiece using a measuring device such as a touch probe without changing the machining coordinates without separating the processed workpiece from the fixed portion 16 after machining the workpiece 14, the error compensation It is a method of improving the machining precision of a machine tool by repeating the processed workpiece again.
다음에 상기 단계 S25에서 오차보상 알고리즘을 이용하여 오차보상 공구경로를 산출하는 방법을 제3도 내지 제5도를 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 오차보상 공구경로는 지정경로에서 오차허용범위내의 경로를 통과해야 하고, 보상직선 및 보상원호의 수가 최소가 되도록 결정되어야 한다.Next, a method of calculating an error compensation tool path using the error compensation algorithm in step S25 will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 5. The error compensation tool path shall pass through the path within the tolerance range in the designated path and shall be determined so that the number of straight lines and the number of compensation arcs is minimal.
제3도는 공구경로 보상을 위해 보상점들을 구하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 제3도를 참조하면, 오차보상 알고리즘은 우선 단계 S22에서 측정된 측정경로(34)상의 각 측정점(F1, F2, F3, ..., Fn-2, Fn-1, Fn)에서 지정경로(32)에 이르는 최단거리(예를들어 e1)에 있는 지정경로(32)상의 각 점(E1, E2, E3, ..., En-2, En-1, En)을 기준으로 각측정점(F1, F2, F3, ..., Fn-2, Fn-1, Fn)과 대칭이 되는 복수의 보상점(D1, D2, D3, ..., Dn-2, Dn-1, Dn)을 분석하여 직선운동 보상 공구경로가 필요한지 원호운동 보상 공구경로가 필요한지를 판별한 후, 직선운동이 필요한 것으로 판별된 경우, 해당되는 보사점들을 소정의 오차허용범위내로 보간하는 직선경로를 산출하고, 원호운동이 필요한 것으로 판별된 경우, 해당 보상점들을 소정의 오차허용범위내로 보간하는 원호경로를 산출하여 보상점들(D1, D2, D3, ..., Dn-2, Dn-1, Dn)에 대한 오차보상 공구경로를 산출하게 된다.3 is a diagram for describing a method of obtaining compensation points for tool path compensation. Referring to FIG. 3, the error compensation algorithm first performs each measurement point F 1 , F 2 , F 3 , ..., F n-2 , F n-1 , F on the measurement path 34 measured in step S22. n ) each point (E 1 , E 2 , E 3 , ..., E n-2 , E n ) on the designated path 32 at the shortest distance from the designated path 32 (eg e 1 ) A plurality of compensation points (D 1 , symmetrical to the respective measuring points (F 1 , F 2 , F 3 , ..., F n-2 , F n-1 , F n ) based on -1 , E n ) D 2 , D 3 , ..., D n-2 , D n-1 , D n ) to determine whether linear motion compensation tool path is needed or circular motion compensation tool path is needed. If it is determined, the linear path for interpolating the corresponding boss points within the predetermined error tolerance range is calculated, and if it is determined that circular motion is required, the circular path for interpolating the compensation points within the predetermined error tolerance range is calculated and compensated. points to (D 1, D 2, D 3, ..., D n-2, D n-1, D n) A difference compensation tool path is calculated.
다음에 제4도 및 제5도를 참조하여, 오차보상 알고리즘에서 직선운동 보상 공구경로와 우너호운동 보상 공구경로를 산출하는 방법을 설명하기로 한다.Next, a method of calculating the linear motion compensation tool path and the right arc motion compensation tool path in the error compensation algorithm will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
제4도는 직선운동 보상 공구경로를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 제4도에서 A1, A2, A3, A4, A5, A6, ..., An-2, An-1, An은 지정경로(36)상의 지정점들을 나타내며, P1, P2, P3, P4, P5, P6, ..., Pn-2, Pn-1, Pn은 보상경로(38)상의 보상점들을 나타낸다.4 is a view for explaining a method for calculating a linear motion compensation tool path, and in FIG. 4, A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 , A 6 , ..., A n-2 , A n-1 , A n represent the designated points on the designated path 36 and P 1 , P 2 , P 3 , P 4 , P 5 , P 6 , ..., P n-2 , P n-1 , P n represents the compensation points on the compensation path 38.
제4도를 참조하면, a) 보상경로(38) 상의 모든 보상점들(P1, P2, P3, P4, P5, P6, ..., Pn-2, Pn-1, Pn)에 대한 직선운동 보상 공구경로가 산출되지 않은 경우 연속된 3점(P3, P4, P5)에 대해 첫째점(P3)과 끝점(P5)을 통과하는 직선(37)을 구한 후 다음 단계로 진행하고 모든 보상점(P1, P2, P3, P4, P5, P6, ..., Pn-2, Pn-1, Pn)에 대한 직선운동 보상 공구경로가 산출된 경우 본 직선운동 보상 공구경로 산출방법을 종료하게 된다.Referring to FIG. 4, a) all the compensation points P 1 , P 2 , P 3 , P 4 , P 5 , P 6 , ..., P n-2 , P n− on the compensation path 38 1 , P n ) A straight line passing through the first point (P 3 ) and the end point (P 5 ) for three consecutive points (P 3 , P 4 , P 5 ) when no toolpath is calculated. 37) and proceed to the next step and at all compensation points (P 1 , P 2 , P 3 , P 4 , P 5 , P 6 , ..., P n-2 , P n-1 , P n ) If the linear motion compensation tool path is calculated, the method for calculating the linear motion compensation tool path is terminated.
b) 직선(37) 안쪽의 보상점(P4)과 직선(37)과의 거리(e2)가 설정된 오차허용값보다 작은지를 판별하여 작으면 다음 단계로 진행하고, 작지않으면 첫째점(P3)과 둘째점(P6)을 통과하는 직선을 직선운동 보상 공구경로로 결정하고 둘째점(P4)과 그 다음의 2개의 보상점을 공구경로 산출점으로 설정한 후 다시 단계 a)로 진행한다.b) If the distance (e 2 ) between the compensation point (P 4 ) inside the straight line 37 and the straight line 37 is smaller than the set error tolerance value, proceed to the next step if small, and if not smaller, the first point (P) 3 ) Determine the straight line passing through the second point (P 6 ) and the linear motion compensation tool path, set the second point (P 4 ) and the next two compensation points as the tool path calculation point, and then go back to step a). Proceed.
c) 보상점을 하나 추가하고 첫째점과 끝점을 지나는 추가 직선을 구한다.c) Add one compensation point and find the additional straight line passing through the first and end points.
d) 추가 직선과 안쪽에 있는 보상점들과의 거리를 구한 후 구한 거리가 오차 허용값을 초과하는 지를 판별하여 초과하면 다음 단계로 진행하고 초과하지 않으면 단계 c)로 진행한다.d) After calculating the distance between the additional straight line and the inner compensation points, determine if the distance exceeds the tolerance value. If it is exceeded, proceed to the next step. If not, go to step c).
e) 추가된 보상점을 뺀 첫째점과 끝점을 통과하는 직선을 직선운동 보상 공구경로로 결정하고 끝점과 그 다음의 2개의 보상점을 공구경로 산출점으로 설정한 후, 다시 단계 a)로 진행하여 모든 보상점끝점(P1, P2, P3, P4, P5, P6, ..., Pn-2, Pn-1, Pn)에 대한 직선운동 보상 공구경로를 산출하게 된다.e) Determine the straight line passing through the first point and the end point minus the added compensation point as the tool path for linear motion compensation, set the end point and the next two compensation points as the tool path calculation points, and then go back to step a). Calculate the linear motion compensation tool path for all compensation point endpoints (P 1 , P 2 , P 3 , P 4 , P 5 , P 6 , ..., P n-2 , P n-1 , P n ) Done.
제5도는 원호운동 보상 공구경로를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 제5도에서 B1, B2, B3, B4, B5, ..., Bn-1, Bn은 지정경로(40)상의 지정점들을 나타내며, Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, ..., Qn-1, Qn은 보상경로(42)상의 보상점들을 나타낸다.FIG. 5 is a view for explaining a method of calculating a circular motion compensation tool path. In FIG. 5, B 1 , B 2 , B 3 , B 4 , B 5 , ..., B n-1 , and B n are represent spot on the specified path (40), Q 1, Q 2, Q 3, Q 4, Q 5, ..., Q n-1, Q n denotes the compensation point on the compensation path (42).
제5도를 참조하면, 모든 보상점(Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, ..., Qn-1, Qn)에 대해 연속된 3개의 보상점들 사이의 z축 방향의 변화량이 설정된 오차허용값보다 작도록 보상점을 추가하여 첫째점(Q1)과 끝점(Q4)을 통과하는 원호(46)를 원호 보상 공구경로로 결정하게 된다. 제5도에서 e3는 보간시의 오차를 나타내며 오차허용값보다 작은 값이다.Referring to FIG. 5 , z between three consecutive compensation points for all compensation points Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 , Q 5 , ..., Q n-1 , Q n The compensation point is added so that the amount of change in the axial direction is smaller than the set error tolerance value, thereby determining the circular arc 46 passing through the first point Q 1 and the end point Q 4 as the circular compensation tool path. In FIG. 5, e3 represents an error during interpolation and is smaller than the error allowable value.
상기 원호 보상 공구경로를 산출하는 방법에서 산출된 원호는 xy평면에 대해서는 원호운동을 하면서, 동시에 z축에 대해서는 직선운동을 하는 헬리컬 곡선의 형태가 된다. 따라서 오차를 구하기 위해서는 우선 보상점들을 xy평면에 프로젝션시켜 최소자승원호(Least Sfquares Arc)를 구하고, 다시 각 보상점들의 z축 높이에 대한 최소자승직선식을 이용해 오차를 계산하게 된다.The circular arc calculated by the method for calculating the circular arc compensation tool path is in the form of a helical curve which performs circular motions on the z-axis while simultaneously performing circular motions on the xy plane. Therefore, in order to find the error, first, the compensation points are projected on the xy plane to obtain the least square arc, and then the error is calculated using the least-squares linear equation for the z-axis height of each compensation point.
다음에 본 발명을 적용하여 실제 공작물을 가공한 예를 설명하기로 한다.Next, an example of processing an actual workpiece by applying the present invention will be described.
제6도는 본 발명의 온 머신측정과 반복가공을 이용한 공작기계의 가공정밀도 향상방법을 적용하여 가공한 공작물의 오차보상 전후의 가공형상을 비교한 도면으로서, 오차보상 반복가공을 1회 실시한 도면이다. 제6도에서 참조부호50은 가공하고자 하는 목표 공작물의 형상을 나타내고, 참조부호52는 1차가공시의 공작물의 형상을 나타내며, 참조부호54는 오차보상을 하여 재가공한 후의 공작물의 형상을 나타낸 것이다.FIG. 6 is a diagram comparing the machining shapes before and after error compensation of a workpiece processed by applying the method of improving the machining precision of a machine tool using on-machine measurement and repetitive machining of the present invention. FIG. . In Fig. 6, reference numeral 50 denotes the shape of the target workpiece to be machined, reference numeral 52 denotes the shape of the workpiece during primary processing, and reference numeral 54 denotes the shape of the workpiece after reworking with error compensation.
제6도를 참조하면, 직선동작에 대한 오차는 재가공후 거의 발생하지 않았으며, 원호동작시 원중심의 변심오차와 반경오차도 현저히 줄어든 것을 알 수 있다. 따라서, 제1차 오차보상 반복가공이 적용된 가공물에 대하여 같은 방법으로 반복가공을 계속한다면 오차가 훨씬 더 줄어들 수 있다.Referring to FIG. 6, the error about the linear motion hardly occurred after reworking, and the reverberation error and the radial error of the center of gravity during the circular arc operation were significantly reduced. Therefore, the error can be further reduced if the repeated processing is carried out in the same manner for the workpiece to which the first error compensation repeat processing is applied.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 온 머신측정과 반복가공을 이용한 공작기계의 가5공정밀도 향상방법은 1차 가공된 공작물을 분리시키지 않고 온 머신 측정을 하여 오차보상 반복가공함으로써, 공작물을 분리하여 측정하고 다시 장착하는 번거러움을 없앨 수 있을 뿐만 아니라, 공작기계의 가공오차를 빠른 시간안에 측정 및 보상을 하여 고저일도의 가공을 할 수 있는 이점이 있다.As described above, the method for improving the processing density of a machine tool using on-machine measurement and repetitive machining according to the present invention separates a workpiece by performing on-machine measurement and performing error compensation repeatedly without separating the first processed workpiece. Not only does it eliminate the hassle of measuring and remounting, but it also has the advantage of being able to perform high and low degree of machining by measuring and compensating machining errors in machine tools in a short time.
Claims (5)
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| KR1019960018745A KR100194196B1 (en) | 1996-05-30 | 1996-05-30 | Method for Improving Processing Density of Machine Tool Using On-machine Measurement and Iterative Processing |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR101057751B1 (en) * | 2010-12-10 | 2011-08-19 | 대우조선해양 주식회사 | System and method for dimensional measurement of a propeller |
| KR101823052B1 (en) | 2017-04-17 | 2018-01-31 | 정만종 | Method of measuring workpiece for correction of cnc machine job |
| KR20230038033A (en) * | 2021-09-10 | 2023-03-17 | 한국생산기술연구원 | Form error compensation apparatus for machining using on-machine measurement and method threreof |
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1996
- 1996-05-30 KR KR1019960018745A patent/KR100194196B1/en not_active IP Right Cessation
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| KR101823052B1 (en) | 2017-04-17 | 2018-01-31 | 정만종 | Method of measuring workpiece for correction of cnc machine job |
| KR20230038033A (en) * | 2021-09-10 | 2023-03-17 | 한국생산기술연구원 | Form error compensation apparatus for machining using on-machine measurement and method threreof |
| KR102641382B1 (en) * | 2021-09-10 | 2024-02-27 | 한국생산기술연구원 | Form error compensation apparatus for machining using on-machine measurement and method threreof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970073865A (en) | 1997-12-10 |
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